现代公路养护技术发展及应用

王松根2015年11月19日公路养护需求发展国省干线：54.2万公里×17%=9.214万公里现代公路养护技术发展及应用通过运用现代信息、装备、材料技术，构建覆盖养护决策、养护实施、养护评价等重点环节的养护技术支撑体系，推动技术升级换代，实现公路养护技术的现代化。养护作业机械化预防性养护常态化养护技术“四色”化技术体系标准化养护决策科学化养护管理信息化六化发展1.技术体系标准化逐步建立和完善公路养护技术标准规范体系，充分发挥技术标准在推进养护技术进步中的关键作用，真正体现依“法”养路。我国公路养护工程行业标准体系的内容涵盖了基础标准、路况检测与评价、信息化管理、科学决策、养护设计、施工技术、作业安全等方面。公路养护管理技术标准体系国家u地方u地方标准u地方技术指南u国家标准u行业标准u行业技术指南u依“法”养路2015-11-19需要指出的是，除尽快制定完善国家行业技术标准外，还应鼓励各地结合当地实际工程经验，积极编制地方技术标准（可从单项技术的技术标准或技术指南做起），这样更有力于养护技术的发展和应用。2.养护决策科学化公路养护科学决策是指公路管理者按照路况检测与评定、养护需求分析、养护目标确定、养护方案比选、养护计划（规划）编制、科学组织实施的科学决策程序，对路网级养护投资、项目级养护方案和日常养护任务安排三个层级的养护管理工作分别作出科学合理决策的过程，以实现提高路况水平、提高服务水平、提高投资效益的目的。2015-11-19从宏观层面上讲，科学决策就是要解决公路网的养护资金需求测算和优化分配，一方面是实现养护资金和养护目标的匹配，不同的养护目标，必须要有相应的养护资金来保障。另一方面是使有限的资金得到科学的安排，发挥其最大的效益。三种养护投资方案：我国普通干线路网路况水平对比图Step419积极应用养护科学决策技术网级科学决策的支撑技术主要有多功能路况快速检测系统（见图3）、数据处理和路况评定及养护需求分析软件，这些技术在各省的养护管理工作中逐步得到了应用，已发挥了很好的作用。路况检测：人工检测——多功能快速自动化检测采用多功能路况快速检测系统对路面实施科学自动化检测3.养护管理信息化通过信息系统建设，以及配套装备与技术应用，形成涵盖自动化数据采集技术、数据传输与接收技术、数据处理与分析技术、公路技术状况评价技术、养护需求分析技术、GIS与可视化集成展示技术等各关键环节的成套技术体系，为公路路基、路面、桥隧、设施等所有资产的养护科学决策提供技术支持。实现资源整合、高效管理、科学管理的目的。养护管理信息化要构建“一套数据、两套系统、一个平台”的养护信息化管理总体框架。构建“一套数据、两套系统、一个平台”的养护信息化管理总体框架“一套数据”：公路基础数据库主要作用：管理所有公路资产基础数据、检测数据、监测数据、养护数据、评价数据、决策数据、计划数据和工程数据等。路线、路基、路面、构造物、设施等50类数据“一套数据”：基础数据库“两套系统”：1.公路基础设施的管理3.基础设施评价与决策2.基础设施维护业务管理一是公路资产管理系统，实现公路基础设施的评价与决策、日常管理和养护工程管理三个层次的功能，其核心为基于全寿命周期费用最低目标的公路资产养护投资决策，即如何花最少的钱达到预期服务目标。——公路全资产管理：根据养护管理需求，以路面、桥梁管理系统为基础，逐步完善涵盖路基、路面、桥梁、隧道、交安设施、收费设施等全资产，覆盖养护巡查、日常养护、大中修养护、路政管理、收费管理、应急管理、安全管理等全内容的“全资产管理体系”。A.路面管理B.桥梁管理C.隧道管理D.设施管理……“两套系统”：公路资产管理系统“两套系统”：二是区域公路网智能养护系统主要作用日常养护闭环化路政管理精细化应急事件快速响应——智能养护：根据行业发展需求，以现代信息技术为手段，逐步建立集装备、材料、硬件、管理等为一体的“智能养护技术体系”。1.发现病害3.养护施工2.任务下达4.工程验收“两套系统”：区域公路网智能养护系统电子地图前方图像病害图像基础数据/评诊结果养护预算智能搜索“一个平台”：可视化展示平台“一个平台”：可视化展示平台了解需求掌握路况可视化展示空间=路网路线路段时间=建养历史当前状态未来趋势主要作用：信息资源整合4.养护作业机械化公路养护技术的进步带动了养护机械化的发展，公路养护机械化的发展又促进了公路养护技术的进步。积极推进养护机械化进程，支持装备生产企业研发生产成本低、功能全的系列养护装备，提高专业养护施工机械装备水平是公路养护的必由之路。•提高工作效率•改善工作环境•保证工作质量•保障工作安全35用于大中修养护工程的大型养护机械设备正朝集成、连续、智能的方向发展。用于小修保养作业的小型养护机械设备朝着实用、多用、小型的方向发展。用于大中修养护工程的大型养护机械设备道路摊铺：大量人工劳作——大型集成摊铺机械施工用于大中修养护工程的大型养护机械设备工程施工：多设备复杂型机械施工——大型集成化机械施工用于小修保养作业的小型养护机械设备道路清扫：人工清扫——自制简易机械清扫——自动化多功能清扫设备用于小修保养作业的小型养护机械设备道路灌缝：融化热沥青人工灌缝——灌缝机开槽灌缝、贴缝带预防性养护首先是一种养护理念，是指在适当时机开展预防性养护，能提高资金使用效益，延长公路使用寿命，保持较高的服务水平。预防性养护也是一种养护策略，是指公路路面在某一阶段，其病害发展速度较慢，路况尚好，此时进行预防性养护能在显著修复路面功能性损坏的同时，有效延缓路面的结构性损坏，起到最佳的预防性养护效果。预防性养护还是一种技术体系，是指在道路全寿命周期内，应用一系列的最佳成本效益的适用养护技术，包括科学决策技术、工程应用技术等。5.预防性养护常态化这里指的预防性养护，就是在路面没有发生功能性破坏以前（既路面尚未出现病害或刚刚出现轻微病害时），为了更好的保持道路的良好运营状态，延缓未来的路面破坏，延长其使用寿命，提升路面服务水平，获取道路寿命周期内的最大效益，在不增加结构承载能力的前提下，在适当的时间，采取相应的技术措施用以保护和改善路面系统的功能状况的养护工程。预防性养护的核心思想是要求采用最佳成本效益的养护措施，强调养护管理的主动性、计划性、合理性。43我国目前常用的预防性养护技术：含砂雾封层、碎石封层、纤维封层、微表处、超薄磨耗层、薄层罩面、复合封层和复合罩面等。44含砂雾封层技术：指由改性乳化沥青或煤沥青基材料、陶土等添加剂、玄武岩或石灰岩细粒砂组成的混合料，采用专用的高压喷洒车，在沥青路面上喷洒形成的薄层。含砂雾封层技术Ø适用条件：原路面基层和横断面良好，路面出现局部轻度松散现象，路面渗水加大。Ø预处理：松散部位清除修补。Ø使用年限：一般2～4年处理前处理后碎石封层技术：指采用层铺法施工，在旧路面强度指标符合要求的情况下，只需对原路面进行清扫和简单处理，直接洒布沥青和撒布碎石经碾压后形成的薄层。碎石封层技术路面清扫粘结剂、石料洒布胶轮压路机碾压Ø适用条件：原路面基层和横断面良好，表面可见的病害为轻微松散，中度纵、横向裂缝并伴随裂缝处有轻度松散，路面出现中度及以下磨光，修补处路况良好。Ø预处理：均需对裂缝和松散部位进行处理。Ø使用年限：一般2～4年日照公路局做的碎石封层纤维封层技术：指采用纤维封层施工核心设备，同时洒布两层乳化沥青胶结料和一层玻璃纤维，然后在上面撒布碎石，经碾压后形成一种革新路面快速养护技术。用作磨耗层用作应力吸收层纤维封层技术应用于磨耗层施工Ø纤维封层技术是指采用纤维封层施工核心设备，同时洒（撒）布两层沥青胶结料和一层玻璃纤维，然后在上面撒布碎石，经碾压后形成新的磨耗层或应力吸收中间层（SAMI）的一种新型路面快速养护技术。微表处技术：指由改性乳化沥青、细矿料、添加剂和水按一定比例组成设计的混合料，采用专用的稀浆摊铺车，在沥青路面上摊铺形成可很快开放交通且具有高抗滑与耐久性能的薄层。微表处技术Ø适用条件：原路面基层良好，横断面均匀。表面病害包括：中度纵、横向裂缝，车辙、少量表面不规则、抗滑能力低、轻到中度松散。Ø预处理：填缝、唧泥处治、大的坑槽部位的修补等。Ø使用年限：一般2～4年微表处施工施工完成Ø定义：将密级配、开级配或间断级配的厂拌沥青混合料直接摊铺在路面上，厚度约2~3cm的薄层结构。Ø适用条件：原路面断面整齐，基层尚好仅有少量轻微病害，表面病害包括：中度松散，中度纵、横向裂缝，中度疲劳开裂或中度块裂。Ø预处理：填缝、唧泥处治、大的坑槽部位的修补以及翻油处理等。Ø使用年限：一般3～5年预防性养护技术－－薄层罩面预防性养护技术－－复合罩面Ø适用条件：纵、横向裂缝伴有轻度松散，交通量较大，仅封层无法满足功能要求等。Ø预处理：需对原路面结构进行灌封等处理。Ø定义：设计层次两层（常用）及以上的各类封层和罩面（如碎石封层、薄浆封层、薄层罩面等）组合而成的结构形式。Ø使用年限：一般3～5年6.养护技术“四色”化“四色”养护技术是指生态环保和材料循环利用技术（绿色）、快速养护技术（橙色）、冬季养护技术（白色）和夜间养护作业技术（黑色）的简称。55随着随着公路基础设施总量的不断增加，传统的粗放型的公路养护工程技术已越来越不适应交通运输行业的要求，资源节约、材料循环利用、节能降耗、保护生态环境、防止公路污染、快速环保施工等绿色低碳的养护技术已经成为我国公路养护工程实施的主流趋势。（1）生态环保和材料循环利用技术（绿色养护）2015-11-19（1）生态环保和材料循环利用技术（绿色养护）根据国家发展循环经济和节能减排的总体要求，以推进公路材料循环利用为重点，加快发展绿色低碳公路养护技术和工艺，降低养护能耗，促进绿色低碳养护产业快速发展。资源节约和材料循环利用技术有路面再生技术应用、废旧橡胶的利用、垃圾分类处理等；低碳节能技术有常温拌合铺装技术、温拌沥青技术、节能照明、绿色能源等。以上技术统称为绿色养护技术。仅以沥青路面材料循环利用为例，就有4类技术7种应用。厂拌冷再生就地冷再生（面层材料、基层材料）（面层、基层、面层和基层复合）厂拌热再生（面层材料）就地热再生（面层）沥青路面材料循环利用的4类技术7种应用58（1）生态环保和材料循环利用技术（绿色养护）冷拌乳化沥青贴缝带快硬水泥在桥梁伸缩缝养护的应用（1）生态环保和材料循环利用技术（绿色养护）（2）快速养护技术（橙色养护）许多路段由于交通压力大，养护作业时不允许长时间封闭交通，需要快速养护作业。这就要求在结构组合设计、材料设计和施工工艺要求方面强调采用作业时间较短的技术，突出一个“快”字。如路面结构大修补强，传统方法是采用半刚性材料，但需要较长时间的养生期，当采用沥青大碎石（LSPM）材料后，能够使整个工期缩短80%以上。（2）快速养护技术（橙色养护）沥青大碎石（LSPM）材料及路面大修补强结构组合（2）快速养护技术（橙色养护）又如路面裂缝的养护，传统的灌缝技术需要开槽、清洗、加热、灌入等工序，比较耗时耗力，而采用自粘式贴缝带，养护作业时间可缩短90%。实际作业时，养护一条裂缝，只需等一个红绿灯的时间，效率大大提高，对交通的影响降到最低，就像闪电一样快，所以称之为橙色养护。（2）快速养护技术（橙色养护）自粘式贴缝带作业现场（3）冬季养护技术（白色养护）道路的冬季养护越来越引起人们的重视，路面的冬季养护有三个需求：一是除冰雪。目前各种除冰雪的设备也由传统型向高效、智能型转变，加上各种新型环保融雪剂的应用，除冰雪的效果也越来越好。（3）冬季养护技术（白色养护）二是防冰冻，路面除冰雪也由被动的除向主动的防转变，采用一些新型的添加剂，降低路面的冰点，使路面不结冰（见图16）或使冰与路面很容易脱离，给除冰带来方便。防冰冻路面实验效果（北京）（3）冬季养护技术（白色养护）三是病害维修，主要是指坑槽修补和裂缝养护，由于材料技术的进步，现在有一些冷补材料可以在低温状态下施工，突破了路面冬季不养护的传统。尤其是裂缝养护，冬天的裂缝是最宽的，是预防性养护的最好时机，新型的低温、自粘贴缝带的出现，为冬